Dinamica verticale del veicolo stradale

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1 Corso di laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica Tesi di laurea in Meccanica del Veicolo Dinamica verticale del veicolo stradale Relatori: Prof. Ing. Arcangelo Messina Ing. Giulio Reina Laureando: Antonio Schirinzi 1/19

2 Finalità della ricerca Il moto verticale di un veicolo causato dall'irregolarità della strada e dalle caratteristiche del pacchetto sospensione-pneumatico è un fattore importante nel progetto di un veicolo per valutarne le prestazioni in termini di comfort e tenuta di strada. L obiettivo della ricerca è quello di effettuare uno studio della dinamica verticale di un generico veicolo stradale attraverso l analisi di un modello ad ¼ di veicolo a due gradi di libertà il quale rappresenta un buon compromesso tra semplicità e accuratezza. 2/19

3 Modello ¼ di veicolo stradale m s è la massa sospesa (Sprung Mass) m us è la massa non sospesa (Unsprung Mass) k s è la rigidezza della sospensione c sh è il coefficiente di smorzamento del sistema sospensivo k tr è la rigidezza del sistema ruota-pneumatico c t è il coefficiente di smorzamento dello pneumatico (1) (2) 3/19

4 Esecuzione della ricerca Lo studio viene eseguito in due ambienti di lavoro MATLAB R2012a ed MSC ADAMS 2005 Analisi in frequenza Vibration Isolation Suspension Travel Dynamic Tire Deflection Accelerazioni Analisi risposta ad un generico segnale in ingresso Sinusoidale Gradino Dosso 4/19

5 Analisi in Frequenza Equazioni del moto in equazioni di stato dove in linea generale si può scrivere u(s) H(s) y(s) FUNZIONE DI TRASFERIMENTO 5/19

6 Dati in ingresso 6/19

7 Analisi in frequenza: Vibration Isolation Funzione di Trasferimento Un rapporto di masse più basso implica una minore trasmissibilità e quindi un migliore comfort. 7/19

8 A basse frequenze di eccitazione una sospensione più morbida implica una minore trasmissibilità e quindi un migliore comfort A basse frequenze di eccitazione un minore coefficiente di smorzamento implica una minore trasmissibilità e quindi un miglior comfort. 8/19

9 Diminuendo la pressione di gonfiaggio si ha una traslazione della curva verso sinistra 9/19

10 Trasmissibilità in termini di accelerazione Funzione di Trasferimento 10/19

11 Uno pneumatico sgonfio implica minore accelerazione e quindi un miglior comfort di guida 11/19

12 Modello ¼ di veicolo in MSC ADAMS Massa sospesa Sistema sospensivo molla + smorzatore Massa non sospesa pneumatico + accessori 12/19

13 Confronto Matlab MSC Adams: Vibration Isolation zoom Stessi risultati si ottengono per l analisi in frequenza relativa alla Suspension Travel e Dynamic Tire Deflection e le Accelerazioni 13/19

14 Confronto Matlab MSC Adams: Ingresso Sinusoidale Segnale sinusoidale avente un ampiezza di 35 mm, una lunghezza d onda pari a 3 m sine_2d 14/19

15 Confronto Matlab MSC Adams: Ingresso Sinusoidale Il confronto Matlab MSC Adams è soddisfatto dato che i due segnali di uscita sono sovrapposti 15/19

16 Confronto Matlab MSC Adams: Risposta al Dosso Segnale rettangolare avente un ampiezza di 30 mm 2d_roof.rdf 16/19

17 Confronto Matlab MSC Adams: Risposta al Dosso Il confronto Matlab MSC Adams è soddisfatto dato che i due segnali di uscita sono sovrapposti 17/19

18 Conclusioni L'analisi in frequenza del modello ha permesso di valutare l influenza dei parametri sulle prestazioni del sistema. Il comfort del veicolo migliora riducendo le masse non-sospese e la rigidezza della sospensione, a discapito della tenuta di strada. Dunque, il progetto di una sospensione automobilistica scaturirà da un compromesso tra comfort e tenuta di strada a seconda del tipo di autovettura (sportiva/passeggero). E possibile monitorare le frequenze naturali del sistema per avere una indicazione circa la pressione di gonfiaggio dello pneumatico. I due modelli sviluppati in ambiente MATLAB e MSC ADAMS hanno fornito risultati confrontabili. Tra gli sviluppi futuri, si provvederà ad effettuare delle analisi sperimentali attraverso un opportuno sistema di acquisizione di bordo per rilevare le accelerazioni del sistema e valutare possibili strategie di controllo attivo delle sospensioni. 18/19

19 Grazie a tutti per l attenzione 19/19